khảo sát quá trình khuếch tán của muối vào thực phẩm (quá trình muối trứng)

Tốc độ khử nước cao được quan sát ở thời điểm bắt đầu của quá trình tách nước thấm thấu, và sau khi đạt tới trang thai can bằng hóa học và thành phân, khối lượng và thể tích tăng lên trở

TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA CONG NGHE

BO MON CONG NGHE HOA HOC

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

KHAO SAT QUA TRINH KHUECH TAN CUA MUOI VAO TRONG THUC PHAM

(QUA TRINH MUOI TRUNG)

CAN BO HUONG DAN

Ths.VŨ TRƯỜNG SƠN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Trần Văn Nên MSSV: 2072186

Ngành: Công Nghệ Hóa Học — Khóa 33

Tháng 04/2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CONG HOA XA HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Cần Thơ, ngày tháng năm 2011

PHIẾU ĐÈ NGHỊ ĐÈ TÀI LUẬN VAN TOT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên : Trần Văn Nên MSSV: 2072186

2 Tên đề tài: “ Khảo sát quá trình khuếch tán của muối vào thực

phẩm (Quá trình muối trứng)”

3 Địa điểm thực biện : Phòng thí nghiệm Hóa vô cơ, Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

4 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Ths Vũ Trường Sơn

5 Mục tiêu của đề tài :

Mục đích chính của nghiên cứu này là để kiểm tra việc bảo quản trứng bằng

cách ngâm trong nước muôi, sử dụng nông độ khác nhau và nhiệt độ khác nhau Các mục tiêu chính như sau:

- Đo sự hấp thụ natri clorua trong trứng trong quá trình muối trứng

- Xác định độ khuếch tán của natri clorua trong trứng dựa trên các mô hình toán học

- Ước lượng phương trình hệ số truyền khối để mô tả như là một hàm của

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Câu trúc của trứng

2.2 Trứng Muối Ở Việt Nam

2.3 Trứng Muối Ở Trung Quốc

2.4 Trứng Muối Ở Thái Lan

2.5 Vai Trò Của Tach Nước Tham Thau Trong Chế Biến Thực Phẩm

2.6 Cơ Sở Lý Thuyết Cho Quá Trình Tách Nước Bằng Thâm Thau

2.6.1 Cơ Chế Của Quá Trình Tách Nước Bằng Thâm Thấu

2.6.2 Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Khuếch Tán-Tách Nước Thâm

Thau

CHUONG 3

PHUONG PHAP NGHIEN CUU

Chọn trứng vịt tươi có kích thước tương đối đồng đều nhau, trứng được mua tử cơ sở cung cấp cùng một địa phương mà không cần lưu trữ, với số lượng

đủ để sử dụng suốt quá trình làm thí nghiệm Những quả trứng này được rửa sạch

và đo thành phần và tính chất vật lý, các thông số này được sử đụng để tính toán sau nay

Dung dịch nước muối được chuẩn bị bằng cách pha loãng natri clorua tinh khiết vào nước cất ở ba nông độ (300 g/1, 250 g/1, 200 g/I) Dung dịch được đun

sôi và làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp

Những quả trứng sạch được ngâm vào dung dịch nước muối ở ba nồng độ

đã chuẩn bị và ba cấp độ của nhiệt độ (30°C, 40°C và 50°C) Sử dụng bể điều nhiệt để giữ nhiệt độ không đổi Nồng độ của nước muối được duy trì không đổi

bằng cách thay đối đung dịch khi nồng độ giảm xuống

CHƯƠNG 4

KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thành Phần Của Trứng

4.2 Sự Thay Đôi Về Độ Âm Của Trứng Trong Quá Trình Muối Trứng

4.3 Sự Biến Đổi Tốc Độ Truyền Khối Theo Sự Thay Đổi Nồng Độ Muối

Ngầm

44 Sự Biến Đối Tốc Độ Truyền Khối Theo Sự Thay Đôi Nhiệt Độ

4.5 Xác Định Quy Luật Biến Đối Tốc Độ Truyền Khối Theo Thời Gian Ngâm

4.5.1 Dự Đoán Hệ Số Truyền Khối Của Nước Theo Mô Hình Magee

4.5.2 Dự Đoán Hệ Số Mắt Nước Theo Mô Hình Azuara

thuyết Tiến hành thí nghiệm x|x|x|x|x|x|x|x|x\|x

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHAN XET, DANH GIA CUA CAN BO HUONG DAN

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Vũ Trường Sơn

2 Đề tài: “ Khảo sát quá trình khuếch tán của muối vào thực phẩm

b Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp

-_ Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

Cần Thơ ngày tháng năm2011

Cán bộ hướng dẫn

Ths Vũ Trường Sơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CONG HOA XA HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

b Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp

-_ Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

Cần Thơ, ngày tháng năm 2011

Cán bộ phản biện

Lời Cảm Ơn CBHD.: Vũ Trường Sơn

LOI CAM ON

đờ KS

Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Công Nghệ Hoá

Học, Khoa Công Nghệ, trường Đại học Cần Thơ vì đã tạo cơ hội và điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Lời biết ơn sâu sắc xin được gửi đến Thầy Vũ Trường Sơn, cán bộ hướng

dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo và hỗ trợ cho em trong quá trình thực hiện luận

văn Thầy đã truyền đạt những kinh nghiệm và kiến thức để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Bên cạnh đó, trong thời gian qua em cũng đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ của của các thầy cô khác trong Bộ môn Công Nghệ Hoá Học Em chân thành cảm ơn những lời khuyên và nhận xét của thầy cô đã góp phần quan trọng vào nội dung báo cáo của em

Cảm ơn tất cả các bạn lớp trong tập thể Lớp Công Nghệ Hóa học K33, Đại học Cần Thơ đã cùng nhau trao đổi, hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình học tập và trao dồi kiến thức Quá trình trao đổi với các bạn thật sự là một động viên lớn cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Nên

2.5.3 Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Khuếch Tán-Tách Nước

Thâm Thấu - +: + E2 +E+EEEESEEEEE E221 115713213471 22 1x2 rk 12

2.5.2.1 Ảnh hưởng của đặc tính nguyên liệu 12

2.5.2.2 Tác động của dung dịch thâm thâu 14 2.5.2.3 Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm 15 2.5.4 Mô HìnhToán Trong Xác Định Hệ Số Khuéch Tan Cua Qua Trinh

2.5.4.1 Cơ sở lý thuyẾt ccccccccrrrrrie 17

2.5.4.2 Mô hình thực nghiệm cho tách nước thâm thâầu 20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25-52 s52 sc<e£ 22

3.1 Phương Tiện Nghiên CỨu - << +4 S11 SH HH ng re 22

3.1.1 Dụng Cụ Và Thiết Bị + 2-52 SE 2 3222217132121 cree 22

Mục Lục CBHD: Vũ Trường Sơn

3.1.2 Hóa Chất - 5< c2 22 12111121111311111 E111 cxe, 22 3.2 Chuẩn Bị Mẫtu -. ¿+ 23 E31 E31 111013111311 1.11 Lye, 22

3.3 Xác Định Nông Độ Của Muối Trong Trứng . - 5-52 c5¿ 23

3.4 Xác Định Độ Âm Của Trứng 2-5-5222 z£E2£E+ES£EzEeverxrrsred 23

CHƯƠNG 4 KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN . - + 2 ss+£££s£s+esrred 26

4.1 Thành Phần Và Kích Thước Của Trứng - 2-2 2 2 2 se: 26

4.2 Sự Thay Đổi Về Độ Âm Của Trứng Trong Quá Trình Muối Trứng.26

4.3 Sự Biến Đổi Tốc Độ Truyền Khối Theo Sự Thay Đổi Néng Độ Muối

2i 0 27

4.4 Sự Biến Đổi Tốc Độ Truyền Khối Theo Sự Thay Đồi Nhiệt Độ 31

4.5 Xác Định Quy Luật Biến Đồi Tốc Độ Truyền Khối Theo Thời Gian

0 35 4.5.1 Du Đoán Hệ Số Truyền Khối Của Muối Theo Mô Hình Xuyên

THAU o.ecccccccscccccscscscesescscssscscesescscssscscesssscacacscsessacacscscssscsseacacacseseeses 35

4.5.2 Dự Đoán Hệ Số Truyền Khối Của Nước Theo Mô Hình Xuyên

I0) 0 38

4.5.3 Dự Đoán Hệ Số Truyền Khối Của Nước Và Khối Lượng Nước Mắt

Đi Ở Điểm Cân Bằng Theo Mô Hình Azuara . 41

4.5.4 Dự Doan Hệ Số Truyền Khối Của Muối Và Khối Lượng Muối Thu

Duoc O Diém Can Bang Theo Mô Hình Azuara 44

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 22 2©52 se £szxzcszze¿ 49 5.1 Kết Luận - 2 SE SEEE SE E31 1111111111111 111111111 te 49 5.2 — Kiến Nghị Ă.SĂ- SH ngư 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 ¿+6 +<S< SE SE SEESESESESESESESEEEeESESEEEvErErererererees ix

PHỤ LLỤC 2: - E52 SE E339 3 3915131115 1151115111511 11131151511 1 0 re xi

Danh Mục Hình CBHD.: Vũ Trường Sơn

Đường biểu diễn quá trình tách nước thâm thấu lâu đài - 9

Truyền khối trong mô quả của quá trình tách nước thấm thẫu 10

Sơ đồ thí nghiệm - ¿5© EE2SEEEE SE SE EHEE3 k4 11111111131 25

Đồ thị biểu diễn khối lượng muối thu được theo thời gian ngâm ở nhiệt

Danh Mục Hìmh CBHD: Vũ Trường Sơn

Đô thị so sánh giữa giá trị hệ sô truyền khôi của muôi thực nghiệm và

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muối ở nhiệt độ

30°C và ở các nồng độ khác nhau - 2 252 2+2 E2 2E ££+x+£z£secxở 37 Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muối ở nhiệt độ

40°C và ở các nồng độ khác nhau - - 2 5£ & 2+E££*£E£+£+E+E£EzcSet 37 Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muối ở nhiệt độ

50°C và ở các nồng độ khác nhau 2 ©- + s+E+ *+E£EEE£EvzrErrsrxrree 38

Đồ thị so sánh giữa giá trị hệ sỐ truyền khối của nước thực nghiệm và 5080512700027 39

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước ở nhiệt độ 30°C và ở các nồng độ khác nhau 2 262 2+2 eEE+ e+xe£zkecxở 39

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước ở nhiệt độ

40°C và ở các nồng độ khác nhau 2-52 57c+Scxcsrrerrrtrrrrrrrrrree 40

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước ở nhiệt độ

50°C và ở các nồng độ khác nhau 2 26 2+2 E£ eEE+ +xe£z£Secxở 40

Đồ thị so sánh giữa giá trị hệ SỐ truyền khối của nước thực nghiệm và [l\08t[97:1)V NHKIỒŨỒŨOŨ Ả 41

Đồ thị so sánh giữa giá trị khối lượng nước mất đi ở điểm cân bằng

thurc nghiém va du dOAN 00022.nẺẺ 42

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước và khối

lượng nước mất đi ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 30”C và ở các nồng độ

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước và khối

lượng nước mất đi ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 40°C và ở các nồng độ

Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của nước và khối

lượng nước mất đi ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 50°C và ở các nồng độ

KN AC MHA 20 44

Đồ thị so sánh giữa giá trị hệ SỐ tăng muối thực nghiệm và dự đoán 45

Đồ thị so sánh giữa giá trị khối lượng muối thu được ở điểm cân bằng thurc nghiém va du dOAN 00022.nẺẺ 46

Danh Mục Hình CBHD.: Vũ Trường Sơn

Hình 33: Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muối và khối

lượng muỗi thu được ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 30°C và ở các nồng

À5 4 1e0:1(Ì0ƯHiiaidiẮỶẮỶẮ 46 Hình 34: Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muối và khối

lượng muối thu được ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 40°C và ở các nồng

Hình 35: Phương trình hồi quy xác định hệ số truyền khối của muỗi và khối

lượng muối thu được ở điểm cân bằng ở nhiệt độ 50°C va 6 cac nồng

độ khác nhau - << << << SE SH HH nen net 47

Danh Mục Bảng CBHD: Vi Truong Son

DANH MUC BANG

Thành phần hóa học của trig Ba eceesescsessescssssesscsessesesessestssssesesseseees 3

Kích thước CỦa †rỨng - << 5+ 1S HH TH ng 26

% khối lượng trung bình của lòng trắng và lòng đỏ trong trứng tươi 26

Sự mất nước trong quá trình muối trứng 2-2 2 2 e2 +x+Ez+x£e: 27

Hệ số truyền khối của muối - 2 2 ++++E+EEEEE+E*+E£ESEZEErEEversrereee 36

Hệ số truyền khối của nước - s- s+E++k£E SE Sex ckeErkeErkrkererkee 38

Hệ số truyền khối của nước .-. -¿- + 2 +6 +E£SE£Ee+xExeEEevkrkrrkrred 41

Khối lượng nước mất đi ở điểm cân bằng . + 2 s+cz+szszrxcxee 42

Hệ số truyền khối của muối - - 2 ++E£EEEE* +E£EeESEEeErkreererkee 44 Khối lượng muối thu được ở điểm cân bằng - ¿- 25525 «ở 45

Danh Mục Bảng Phụ Luc CBHD: Vii Truong Son

DANH MUC BANG PHU LUC

ở những nhiệt độ và nồng độ khác nhau . 2- - xii

Khối lượng muối thu được trên 100 g nguyên liệu theo thời gian ở những nhiệt độ và nồng độ khác nhau . XIV Khối lượng của trứng theo thời gian ngâm trứng ở những nhiệt

độ và nồng độ khác nhau - << << << << ca XV

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt Van Dé

Trứng là một trong những loại thực phẩm được sử dụng phô biến trên toàn

thế giới, do đó ngành công nghiệp trứng là một phần quan trọng của ngảnh công nghiệp thực phẩm Trứng đã được sử dụng như một phần quan trọng của chế độ

ăn uống của con người từ xa xưa Trong thời hiện đại, trứng là một mặt hàng quan trọng trong thương mại quốc tế Một trong những sản phẩm phô biến của trứng tồn tại lâu năm ở các nước như Trung Quốc, Việt Nam, Thái Lan, là

trứng muối Quá trình muối trứng có thê khác nhau giữa các quốc gia nhưng van

giữ nguyên nguyên tắc là đựa trên áp suất thắm thấu của đung dịch natri clorua Trứng muối không chỉ là cách bảo quản trứng bằng cách sử dụng áp suất thâm thấu mà còn là một loại sản phẩm chế biến trứng

Bản chất của quá trình muối trứng là quá trình truyền khối bằng cách khuếch tán vì sự khác biệt về áp suất thâm thấu do gradient nồng độ, gây ra bởi chuyển động phân tử hoặc chuyển động Brown Tương tự với lý thuyết của Fourrier trong truyền nhiệt, Fick đã phát triển phương trình toán học của truyền khối bằng khuếch tán trong môi trường đẳng hướng Đối với hệ thống hình học khác nhau và điều kiện ban đầu và ranh giới khác nhau, một số giải pháp phương trình vi phân của định luật Fick đã được báo cáo (Cussler, 1984; Crank, 1975; Carslaw và Jaeger, 1959; Jost, 1952) Không có lý thuyết tổng quát cho phép tính toán đầy đủ chính xác hệ số khuếch tán đặc biệt là trong hệ thống đa thành phần như thực phẩm, hệ số khuếch tán vì thế thường được xác định bằng thực nghiệm Tuy nhiên, trong điều kiện nhất định nó có thể được dự đoán hoặc ước lượng dựa trên mối quan hệ thực nghiệm

Khuếch tán của muối đóng một vai trò quan trọng trong chế biến và bảo quản trứng nhưng trong các tài liệu không có đữ liệu định lượng về độ khuếch tán muối trong trứng Do đó, nghiên cứu này nhằm phân tích đơn giản của sự khuếch tán muối vào trứng trong quá trình muối trứng

1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài

Mục đích chính của nghiên cứu này là để kiểm tra việc bảo quản trứng bằng

cách ngâm trong dung dịch nước muối, sử dụng nồng độ khác nhau và nhiệt độ khác nhau Các mục tiêu chính như sau:

- Đo nông độ natri clorua của trứng trong quá trình muối trứng

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

- Xác định độ khuếch tán của natri clorua vào trứng dựa trên các mô hình toán học

- Ước lượng phương trình hệ số truyền khối để mô tả như là một hàm của nhiệt độ và nồng độ

- So sánh giá trị dự đoán và giá trị thực nghiệm để tìm mô hình thích hợp

cho quá trình muối trứng

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Cấu trúc của trứng

Cấu trúc của một quả trứng là hình elip: một đầu nhọn một đầu tù, bao gồm: Lớp màng protein ngoài vỏ, vỏ cứng, màng trong, buông hơi, lòng trắng, dây chằng, màng noãn hoàn, màng ngoài, lòng đó, đĩa phôi

Mang trong ~ Ae

-_ Đĩa phôi

Vỏ cứng Màng noãn hoàn Hình 2: Cấu trúc của trứng Bang 1: Thành phần hóa học của trứng gà

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

thi vi sinh vật đễ xâm nhập vào trứng gây ung hỏng nhanh Sự tồn tại của lớp

màng này là dấu hiệu đánh giá mức độ tươi mới của trứng

- Vỏ ngoài có câu trúc mạng lưới protein trên đó có bám các tỉnh thể CaCOa

(90% khối lượng vỏ), MgCO; (1%) và Caz(PO¿); (1%) Trên bề mặt vỏ có những

lỗ nhỏ thắm khí: 10000 1ỗ/trững để cho phôi có thể hô hấp khi ấp trứng

- Màng trong do các sợi protein-saccarit tạo nên có bề mặt dày 70um Khi

bị biến tính nhiệt (luộc trứng) màng này trở nên dai và bền chắc, để tách khỏi lòng trắng

- Buồng hơi: trứng vừa mới đẻ thì màng trong dính vào vỏ Sau một thời

gian, nhiệt độ của trứng giảm dần, khí và hơi nước trong ruột trứng thoát ra ngoài qua các lỗ trên vo, thé tích ruột trứng giảm đi, ở đầu tù của trứng, lớp màng dần dần tách khỏi vỏ tạo nên buông hơi Kích thước của buông hơi tăng dần theo thời

gian

- Lòng trắng (albumin) gồm 3 lớp: lớp ngoài lỏng (23%), lớp giữa đặc (57%), lớp trong lỏng (20%), khi bị vỡ thì chính lớp albumin đặc giữa bao lẫy lòng đỏ Albumin là dịch thể gồm các protein hình cầu như: ovalbumin, conalbumin, ovogolbulin, flavoprotein, ovoglucoprotein, ovomacroglobulin, avidin và một protein hình sợi là ovomuxin Trong albumnn trứng còn có 0,5% glucoza tự do, đây là tác nhân gây nên phản ứng làm sẵm màu phienzim, có thê loại trừ phản ứng này bằng enzim glucooxidoza (đã được ứng dụng trong công

nghệ)

- Dây chăng cũng là một loại albumin đặc để giữ cho lòng đỏ luôn ở trung

tâm quả trứng Nếu trứng dé lâu hay trứng bị hư hỏng thì lòng trắng trứng và dây

chang bị chảy loãng khi đó lòng đỏ có thể bị di chuyển tự do hoặc trộn lẫn với

lòng trắng trứng, khi trứng vỡ thì ruột trắng chảy loãng, không phân biệt được

lòng đỏ Thành phần ovalbumin chiếm nhiều nhất lòng trắng (58,4%), nó có bốn

nhóm — SH va hai cầu disulfua — S — S —, có khả năng tạo gel tốt, tạo bọt tốt khi

đánh khuấy, bọt én định khi làm lạnh, làm bên bọt khi gia nhiệt Các albumin có

tính kháng khuẩn (trực tiếp hay gián tiếp: tạo phức với vitamin, kim loại, độc tố) góp phần bảo vệ phôi của trứng: albumin tươi nói chung là khó tiêu hóa, chỉ sau khi biến tính nhiệt (luộc, rán chín) mới có thể tiêu hóa dễ dàng, đó là do thành phần ovomuxin là một anti tripxin (enzim kháng tiêu hóa protein) và có một số globulin không chịu tác dụng của enzim tiêu hóa Có thể bảo quản hay sơ chế trứng băng các phương pháp: bảo quản lạnh từ t = 1°C, = 90% trong 6 tháng, bảo quản trứng trong khí quyền đặc có 2,5% CO; hay khí trơ khác như N;, nhúng

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

trứng vào dầu khoáng, parafin nóng chảy để bịt các lỗ thông hơi trên vỏ, bao gói

kín, chế biến trứng muối (dung dich NaCl, Ca(OH),)

- Lòng đỏ: gồm các hạt protein phân tán trong dung dịch protein, hạt hình cầu đường kính 1,3 — 20 um đo 3 kiểu protein liên kết với nhau thành một phức bao gồm: lipovitelin và phosvitin là 2 hợp phần cơ sở, còn lipoprotein sẽ đính với phức qua cầu nối trung gian phosvitin Các lipovitelin là protein nặng có thể tách thành hai dang a, B lipovitelin Phosvitin 14 mét phosphoprotein rat gidu serin (chiếm 31% lượng axitamin của lòng đỏ) có khả năng cố định các ion sắt Dung dịch của lòng đỏ (dịch tương) bao gồm livetin và lipoprotein nhẹ Livetin là một protein hình cầu với ba dạng ơ, B, y khác nhau về phân tử lượng Chúng có thể tách ra hai phần: Lị¡ có phân tử lượng 10 triệu và Lạ có phân tử lượng 3 triệu Lòng đỏ chứa gần như toàn bộ lipit của trứng chủ yếu là triglixerit (60%), phosphatit (28%) và cholesterol (5%)

Cường độ màu của lòng đỏ phụ thuộc vào hàm lượng carotenoit của thức ăn

và điêu kiện chăn thả Gia câm nuôi thả tự nhiên, ăn thức ăn tự nhiên thì trứng có long do mau sac dep hon so voi gia cam nuôi theo lôi công nghiệp

Dang chu ý là thanh phan axitamin cua trứng rât cân đôi, ôn định, gân như không phụ thuộc vào giông, thức ăn, điêu kiện nuôi dưỡng gia câm

Khối lượng của một số loại trứng phố biến: trứng gà: 60 — 65 g/quả, trứng vịt: 60 — 80 g/quả, trứng ngỗng: 150 — 170 g/quả, trứng cút: 10 — 15 g/quả

2.2 Trứng Muối Ở Việt Nam

Trứng vịt muối ở Việt Nam thường được làm bằng cách: chọn trứng sau khi vịt đẻ 1-3 ngày, người ta chọn trứng tốt bằng cách sơi trứng qua đèn để nhận dạng buông khí trong trứng to hay nhỏ Trứng tốt là trứng mới, có buồng khí nhỏ chừng 1mm Sau đó, hòa tan muối vào nước nẫu đến độ bão hòa (25-30%) Kinh nghiệm dân gian còn đo lường độ muối bằng cách thả hột cơm nguội vào nước muối, hột cơm nỗi trên mặt nước là vừa Trứng tốt sau khi lau sạch bỏ vào ngầm trong nước muối, khoảng hai tuần vớt ra bọc thêm lớp tro bên ngoài là có thể dùng được Môi trường tro sẽ giúp trứng vịt muối chống vi sinh xâm nhập, bảo quản tới khoảng 60 ngày Công ty Nông sản thực phẩm xuất khẩu Cần Thơ cho biết, theo kỹ thuật công nghệ chế biến trứng vịt muối với số lượng lớn đáp ứng yêu cầu xuất khẩu, nên chọn va phân loại trứng vịt tốt, dùng tro rơm quậy sệt với

nước muỗi có độ mặn khoảng 70% Sau đó, lay tro nan bao quanh bên ngoàải

trứng Sau thời gian 25 ngày trứng muối có thể chế biến ăn được Thời gian bảo

quản trứng có thê kéo đài hơn 60 ngày

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

và các đường viền không rõ nét, lòng trăng tốt thì hơi đặc quánh và trong suốt Với phương pháp này, khi thả trứng vào dung dịch nước muối 10%, trứng mới trong ngày sẽ chìm xuống đáy, trứng 3-5 ngày sẽ lơ lửng trong dung dịch và trứng trên 5 ngày sẽ nổi lên trên mặt dung dịch Ngoài ra, nhìn bên ngoài trứng mới vỏ trứng có phẫn gợn Sau 3 ngày lớp phấn này sẽ mất đi, các lỗ khí trên bề

mặt vỏ thấy lờ mờ Trứng càng để lâu vỏ trứng càng nhẫn, lỗ khí càng thấy rõ

hơn Sau khi kiểm tra, trứng vịt tốt được làm sạch và ngâm vào dung dịch nước muối với tỉ lệ trứng và dung dịch nước muối là 12 trứng/lít Sau 24 ngày trứng

muối thành phẩm có thể tiến hành bao màng và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ

phòng

Ngoài ra còn có cách khác để bảo quản trứng: tạo một lớp vôi bên ngoài

ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật, thời gian bảo quản tốt nhất 50-60 ngày

Bảo quản với Vaselin tương tự như vôi có thể kéo đài thời gian tối đa 70- 80

ngày Trứng muối còn được bảo quản bằng dầu Parafin và Triclorua; Silicatkali

và SilicatNatri; một số mảng Protein như: màng gluten, màng đậu nành, màng Casenate, Sodium Riéng bộ môn Công nghệ Thực phẩm - Khoa Nông nghiệp

(Trường Đại học Cần Thơ) đã nghiên cứu thành công đề tài nghiên cứu bảo quản trứng muối bằng màng Zein và Chitosan Với cách làm này, thành phần và giá trị dinh đưỡng, trứng sau khi muối có hàm lượng muối trong lòng trắng khoảng

9.5%, hàm lượng muối trong lòng đỏ lên khoảng 3% Đặc biệt, đạm trong lòng

đỏ tăng rất cao, khoảng 23% do lòng đỏ bị mất nước làm tăng hàm lượng chất

khô

2.3 Trứng Muối Ở Trung Quốc

Như tên của nó “trứng muối”, đây là những quả trứng đã được thêm muối

ăn vào như là một chất bảo quản Các nguyên liệu bao gồm trứng vịt và hỗn hợp

muối ăn với các thành phần khác, trứng gà thì ít được sử dụng Theo truyền

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

thống, trứng muối được sản xuất theo phương pháp phủ, trứng thường được phủ một lớp tro dày 1-2 cm gồm muối ăn, đất đỏ, tro øÔ, rượu vang và lá trà Các trứng đã phủ tro được giữ ở nhiệt độ bình thường trong khoảng 30 ngày, trước khi được chế biến thành các món ăn thì cần làm sạch lớp tro này

Phương pháp ngâm là một cách làm trứng muối thuận tiện hơn và nhanh hơn Quá trình muối trứng được thực hiện bằng cách: trước tiên chuẩn bị dung dịch muối, cho 30% muối ăn vào nước cất Cần lưu ý rằng nếu nồng độ muối quá thấp, quá trình thâm nhập chậm và chỉ làm tăng thêm khả năng xâm nhập và sự tăng trưởng của vi sinh vật gây bệnh Khi chuẩn bị dung dịch muối, dung dịch được đun sôi trong 15 phút và sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng Hai phần trăm rượu vang được thêm trước khi ngâm trứng trong dung dịch muối Sau

khoảng một tháng, những quả trứng được lấy ra và để khô tự nhiên trước khi lưu

trữ Những quả trứng muối được đun sôi trong 15 phút trước khi ăn Sau khi quá trình muối trứng được hoàn tất thì lòng đỏ và các anbumin trong lòng trắng đặc lại, do đó tạo ra một hương vị đặc biệt

Một quả trứng muối với chất béo chảy ra khỏi lòng đỏ trứng thì được người

tiêu dùng ưa thích nhất Lý do của hiện tượng chất béo tràn ngập lòng đỏ trứng thì không được biết rõ Độ nhớt tăng khi muối thấm thấu vào lòng đỏ trứng, với

nồng độ muối thấp lòng đỏ trứng trở nên hơi cứng Yang và Hsu (1989) đã có bài

báo cáo rằng đường kính của lòng đỏ của trứng muối là lớn hơn ở những quả

trứng không được ngâm trong dung dịch muối

2.4 Trứng Muối Ở Thái Lan

Cách muối trướng của người Trung Quốc thì được người Thái ưa thích Theo truyền thống trứng muối được làm bằng cách: trứng vịt được ngâm trong

dung dịch nước muối bình thường trong vài tuần Sau khi ngâm, họ giữ trong

nhiều tháng ở nhiệt độ phòng, trước khi ăn cần luộc chín

Người Thái có một cách làm trứng muối khác hơn Trước tiên là chuẩn bị dung dịch nước muối: Lẫy một cái chảo vừa cho nước và một lượng lớn muối vào, sau đó khuấy để cho muối tan bớt một phần Tiếp theo dung dịch nước muỗi này được đun sôi, trong khi đun dung dịch được khuấy thường xuyên Sau khi dung địch nước muối sôi trong khoảng 1 phút và muối đã tan hết, dung dịch được

đưa ra ngoài khuấy và làm nguội đến nhiệt độ phòng Trứng được nhẹ nhàng sắp

xếp trong một lọ sành hoặc bình lớn Sau đó, dung dung dịch nước muối đã làm nguội được đỗ vào những quả trứng, sao cho những quả trứng ngập hoàn toàn

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

2.5 Cơ Sở Lý Thuyết Cho Quá Trinh Tach Nuéc Bang Tham Thau

2.5.1 Cơ Chế Của Quá Trình Tách Nước Bằng Thắm Thấu

Động lực của quá trình tách nước thâm thấu là gradient nồng độ được cung cấp bởi dung dịch thâm thấu với áp suất thâm thấu thắng ấp suất thâm thấu tế bào Hầu hết truyền khối xảy ra xuyên qua tế bào bán thấm Trong thời gian tách nước thấm thấu, dòng nước xuất phát từ bên trong thực phẩm đến dung dich thâm thấu, và chất tan trong dung dịch thấm thấu cũng đi vào thực phẩm Thông thường nước được di chuyên đi nhiều hơn là chất tan là bởi vì tính thắm của các

màng tế bào khác nhau (Rodriges và Mauro, 2004, trích dẫn bởi Warczok, 2005)

Đồng thời, các chất tan trong thực phẩm (đường, acid hữu cơ, khoáng chất, vitamin, ) từ các màng tế bào không chọn lọc hoàn toàn chảy vào dung dịch thâm thấu (Mayor et al., 2005, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Sự mất mát chất dinh dưỡng này phụ thuộc rất mạnh vào các loại thực phẩm và có thể được coi một cách định lượng không đáng kể Tuy nhiên, nó có thể ảnh hưởng đến những đặc trưng cảm tính của thực phẩm Tốc độ khử nước cao được quan sát ở thời điểm bắt đầu của quá trình tách nước thấm thấu, và sau khi đạt tới trang thai can bằng hóa học và thành phân, khối lượng và thể tích tăng lên trở lại và sự thắm

đầy của chất tan vào bên trong tiếp tục diễn ra

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

Mắt nước [, Chất rắn thu được

Bước nhảy khử nước - Các tế bào và sự biến dạng màng tế bào

/ | - Tích trữ năng lượng tự do cơ học

| _, Luông động lực lưu chât từ dung dịch

\Ì Bước nhảy phục hồi Sự phục hôi khôi lượng va thê tích chậm

|

|

tc Trang thai can bang hoa hoc va thanh phan

Hình 3: Đường biểu diễn quá trình tách nước thâm thấu lâu dài

Thông tin từ hình 3 rất hữu ích trong thiết kế quá trình công nghệ tách nước

thâm thấu, bởi nó giúp điều chỉnh kịp thời cho các quá trình khác nhau như ngâm

đường, ướp muối hoặc khử nước

Trên phạm vi tế bào, nước đi ra hay chất tan hấp thu trong quá trình tách nước thấm thấu xảy ra qua các khe mao quản, mà cấu thành hầu hết không gian ngoài tế bào Không gian này có thể được làm đầy bởi nước hay các chất tan, nó tạo thành đường đi chính cho sự truyền khối Kiểu vận chuyển này được gọi là

“apoplast” Trong đường dẫn truyền khối khác, gọi là “symplast”, dòng nước và các chất tan xuyên qua các khe gian bào nhờ sự khác biệt áp lực tế bào Nước cũng được vận chuyển trực tiếp từ bề mặt mô đến dung dịch, nhưng là nhỏ hơn

so với hai phương thức truyền khối trên (Shi và Le Manguer, 2003, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Trong quá trình tách nước thẩm thấu, các tế bào bên trong không bị ảnh hưởng bởi sự vận chuyển tiếp theo một trong những phương thức

mô tả Trong khi đó, các lớp bên ngoài vùng xâm nhập, nơi mà một số tế bào bị

hư hỏng hoặc co lại vì cường độ thâm thấu trong vùng xâm nhập ngay cả khi ngâm lâu đài

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

| Chat tan tir dung dich

_ Nước Các chất tan và khí từ quả

Mô tươi Vùng xâm nhập

Hình 4: Truyền khối trong mô quả của quá trình tách nước thâm thấu

Các nghiên cứu chỉ tiết về truyền khối từ đầu đến cuối quá trình tách nước thâm thấu đã khám phá ra nó là một quá trình phức tạp, trong quá trình đó một loạt các hiện tượng xảy ra: sự đối lưu và sự khuếch tán trong dung dịch thẩm

thấu và trong không gian gian bảo chứa đầy chất lóng, sự di chuyển chất lỏng xuyên qua các lỗ xốp do các lực mao quản và sự vận chuyển “symplastic” giữa

các tế bảo

Mavroudis et al., 2004, (trích dẫn bởi Warczok, 2005) đã cố gắng để làm rõ

sự hấp thu chất tan trong quá trình tách nước thâm thấu bằng cách đánh giá tính

dễ tiếp cận của không gian gian bào (lỗ xốp) ở bên trong và bên ngoài của vỏ quả

táo Kết quả cho thấy rằng trạng thái xốp giảm khoảng 50-60% và mật độ khối

tăng lên khoảng 10% giữa vỏ và quả táo Các tác giả cũng nhận thấy rằng sự xuyên qua lỗ xốp của quả táo không thể giải thích các mức độ hay tốc độ hấp thu của các chất rắn Sự trao đổi khối lượng có thê đôi khi có ảnh hưởng lên đặc tính dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm khử nước (Sablani et al., 2002; Prothon

et al., 2004, trích dẫn bởi Warczok, 2005)

Trở kháng trên sự hóa nâu bởi enzyme là đáng kê trong xử lý tách nước thấm thấu thực phẩm Quiles et al., 2005 (trích dẫn bởi Warczok, 2005) đã

nghiên cứu tỉ mi độ hoạt động của polyphenol oxidase trong táo sau khi tách nước theo phương pháp thâm thấu Bởi vì nước thoát ra khỏi thực phẩm va dung

dịch thâm thấu xâm nhập vảo thực phẩm, không khí bị chiếm chỗ do đường

Điều này làm giảm tình trạng có sẵn oxy trong cấu trúc vi mô xung quanh

polyphenol oxidase làm suy giảm độ hoạt động của nó, và cũng như sự hóa nâu

bởi enzyme

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

2.5.2 Vai Trò Của Tách Nước Thẫm Thấu Trong Chế Biến Thực Phẩm

Tách nước thâm thấu là một trong những phương pháp bảo quản thực phẩm đầu tiên, và nó đang trở thành sự xử lý bổ sung hấp dẫn trong dây chuyền chế biến thực phẩm tổng hợp (Rastogi et al., 2002, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Nghiên cứu đầu tiên về tách nước thấm thấu được nghiên cứu bởi Pointing và cộng sự vào năm 1966, và kể từ đó quá trình tách nước thấm thấu đã được quan tâm nhiều hơn Tiềm năng của tách nước thâm thấu cũng được công nhận bởi Ủy ban châu Âu, thông qua dự án mang tên “Cải thiện chất lượng thực phẩm bằng cách ứng dụng cách xử lý thẩm thấu trong các quy trình mới và truyền thống”

Các ưu thê của tách nước thâm thâu:

- Cải thiện hoặc duy trì thuộc tính dinh đưỡng Thực phẩm qua xử lý thâm

thấu có hợp phần các vitamin tự nhiên và các nguyên tố vi lượng cao và cũng có thê được bổ sung các chất thâm thấu

- Cải thiện các thuộc tính chức năng Giảm độ hoạt động của nước, tăng tính ôn định cho vi khuẩn và làm trì hoãn các phản ứng gây hư hỏng Điều này có ảnh hưởng tính cực đến thời hạn sử đụng

- Giảm bớt năng lượng và thời gian cho sự khử nước

- Đơn giản, chỉ phí trang thiết bị và hoạt động thấp

(Moreno et al., 2000; Moreira et al., 2003, trich dẫn bởi Warczok, 2005) Quá trình tách nước bằng thâm thấu đòi hỏi phải ngâm thực phẩm (trái cây, rau cá, trứng và thịt) trong dung dịch thâm thấu ưu trương như: đường, muối, cồn hay các dung dịch có thể hòa tan tỉnh bột nhằm tạo sự khử nước cục bộ thực phẩm (Mújica-Paz et al., 2003, Erle và Schubert, 2001, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Trong quá trình xử lý, hai dòng nước chính di chuyển ngược chiều đồng thời xảy ra: chất tan được chuyển từ dung địch vào trong thực phẩm và nước di chuyển ra khỏi thực phẩm vào dung dịch Tách nước bằng thâm thấu thường diễn

ra trong dung dịch lỏng được khuấy mạnh, tạo điều kiện thuận lợi nhằm làm giảm bớt trở kháng ngoài và tăng tốc độ truyền khối toàn diện

Mặc dù sự đi chuyển của chất tan được giả thuyết theo kiểu khuếch tán,

nhưng thực tế lượng nước mất đi thường lớn hơn hàm lượng chất rắn Điều này

có thể được giải thích do hiện tượng vận chuyển thâm thau ngang qua các tế bào bán thắm Như vậy, quá trình này được đặt tên là “tách nước thẩm thấu” (osmotic dehydration), tuy vậy thuật ngữ thích hợp nhất có lẽ là “động lực tách nước đo sự khác biệt nồng độ” (dehydration driven by concentration differences)

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

Hiệu quả của quá trình tách nước thâm thấu có thê bị chỉ phối bởi một số

yếu tố: (Uddin et al., 2004; Ozen et al, 2002, trích dẫn bởi Warczok, 2005)

- Thành phần và nồng độ của dung dịch thâm thấu

- Cac thuộc tính vật lý, hóa học và câu trúc của thực phâm: trạng thái xôp

của tê bào và câu tạo của biêu bì, tính thầm màng

- Các thông số hoạt động: thời gian, nhiệt độ (thông thường nhiệt độ tối ưu

là 20-50°C), áp suất làm việc và tốc độ khuấy

- Mối quan hệ giữa khối lượng dung dịch thâm thấu và vật liệu khử nước

- Tiền xử lý thực phẩm: cơ học và hóa học

- Việc áp dụng các sóng siêu âm trong quá trình tách nước thấm thấu

Kết quả tách nước thâm thấu trong việc kéo dài thời hạn sử dụng, sự mat hương vị trong thực phẩm khô và nửa khô ít hơn, giảm sự tải lạnh hoặc khả năng đông lạnh thực phẩm, không gây thay đổi các kết cẫu và sự chảy nhỏ giọt không

mong muốn trong quá trình rã đông (Petrotos và Lazarides, 2001, trích dẫn bởi

Warczok, 2005)

Cho đến nay, tách nước thâm thấu đã được áp dụng trên phạm vi rộng trong

việc khử nước thực phẩm và hầu hết các ứng dụng là với các loài trái cây

Trái cây chứa khoảng 70% nước và thực tế có thể loại bỏ 50% lượng nước này Đây cũng chính là lý do cho tính phố biến của tách nước thấm thấu

2.5.3 Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Khuếch Tán-Tách Nước

Tham Thau

Các biến quá trình chính (nồng độ và thành phần của dung dịch thâm thấu, nhiệt độ, thời gian ngâm, cách xử lý, trạng thái tự nhiện và hình dạng của thực

phẩm, tý lệ mẫu/dung dịch) ảnh hưởng lên cơ chế truyền khối và chất lượng sản

phẩm đã được nghiên cứu khái quát Mặc dù có nhiều nghiên cứu nhưng thật khó

để chứng minh những quy luật chung về các biến ảnh hưởng đến tách nước tham thấu

2.5.2.1 Ánh hưởng của đặc tính nguyên liệu

Đặc tính nguyên liệu có vai trò quan trọng đến quá trình tách nước theo phương pháp thâm thấu Trong đó, cầu tạo khác nhau của các mô tế bào, mức độ

chính của nguyên liệu, kích cỡ chi phối đến hiệu quả của quá trình này Theo

đó, đặc tính cầu tạo của mô tế bào đóng vai trò quan trọng nhất

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

với nông độ 50% ở nhiệt độ 30°C và khuấy ở tốc độ 110 vòng/phút Tỉ lệ mẫu

trên dung dịch thâm thấu lớn hơn 1:20 động học truyền khối được đo ở khoảng thời gian 20 phút trong thời gian 3 giờ Sự giảm trọng lượng của táo giống Gala

là 70% tông trọng lượng vào giờ đầu tiên của tiền xử lý Ở giống táo Gold và Fuji sự giảm trọng lượng khoảng 50% tổng trọng lượng tại cùng thời gian như trên Tuy nhiên, cuối tiến trình tiền xử lý giống Gala cho thấy giảm trọng lượng cao nhất Chất rắn thu được cho thẫy xu hướng ôn định sau 60 phút khử nước Sự

di chuyển chất rắn xảy ra cao hơn ở những phút đầu tiên Giống Gold có chất rắn thu được thấp nhất

Mavroudis et al., 2004 (trích dẫn bởi Moura, Masson va Yamamoto, 2005)

đã đánh giá ba giống táo được trồng ở miễn nam Thụy Điển, cụ thể là Kim, Mutsu và Jonagold Hiện tượng vận chuyên khối lượng đã được nghiên cứu trong thời gian xử lý tách nước thâm thấu và ảnh hướng đặc tính mô của các giống táo

đã được thực hiện Kết quả đã cho thấy, có sự ảnh hưởng của cầu trúc mô ban đầu trong việc phản ứng lại xử lý thẩm thấu và giống táo Jonagold đã biểu thị chất rắn thu được thấp hơn các giống khác Ảnh hưởng của đặc tính mô thực vật khi tách nước thâm thấu cũng được xác nhận khi tiến hành khử nước rau (Kowalska va Lenart, 2000, trich din béi Moura, Masson va Yamamoto, 2005)

Nước mất đi trong quá trình khử nước được tính bằng tổng của sự giảm

trọng lượng và chất rắn thu được trong thời gian tiền xử lý Biến số quan trọng

này chỉ ra ứng xử như nhau cho tất cả các loại giống khác nhau, ví đụ như xu

hướng mất nước theo thời gian Giá trị mất nước ban đầu của quá trình đối với giống Gold là cao hơn nhưng dọc theo quá trình giống này đã thể hiện khuynh hướng gia tăng sự mất nước thấp hơn so với giống Gala và Fuji

Tốc độ giảm trọng lượng trong những phút đầu xử lý thì cao đối với tất cả các giống Giống Gold và Fuji đạt tốc độ cao nhất trong 20 phút đầu tiên Sau đó, các giống này có tốc độ tăng dần trong vòng 60 phút tiếp theo

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

Tốc độ chất rắn thu được trong 20 phút đầu xử lý thì cao hơn Giống táo

Gold biểu thị tốc độ chất rắn thu được thấp nhất Giống Fuji biểu thị tốc độ cao

nhất Tốc độ mất nước sau đó ở giỗng Fuji thì cao hơn giống Gold

Mục tiêu của tách nước thâm thấu là loại bỏ nước từ mô thực vật theo cách

mà sự xâm nhập của chất hoạt động thâm thấu từ dung dịch đến nguyên liệu là giảm mãnh liệt Mục đích của quá trình này đã đạt được hoàn toàn như nghiên cứu của Kowalska và Lenart (2001) (trích dẫn bởi Moura, Masson va Yamamoto, 2005) Tốc độ mất nước và chất rắn thu được trong 10 phút đầu xử lý thì cao hơn

Tốc độ mất nước là cao hơn các nghiên cứu khác từ 5 đến 10 lần

Như vậy, loại mô thực vật của các giống táo Gala, Gold và Fuji cho thấy có

ảnh hưởng đến hiện tượng xử lý khuếch tán trong quá trình tách nước thâm thấu Giống táo Gala biểu thị nước mất đi và chất răn thu được cao nhất Giống táo

Gold biểu thị chất rắn thu được nhỏ nhất

2.5.2.2 Tác động của dung dịch thẩm thấu

Việc lựa chọn dung dịch đúng là nhần tố then chốt cho một quá trình tách nước thâm thấu thành công Sự lựa chọn này phụ thuộc vào sự mong đợi ở chất rắn thu được, nước mắt đi, thuộc tính cảm quan và kết cầu của thực phẩm Một

trong những yếu tố cơ bản trong sự lựa chọn dung dịch thâm thấu là tỉ lệ nước mắt đi và chất rắn thu được, bởi tầm quan trọng của nó trong thúc đây hay giảm

bớt sự thắm đây (Sacchetti et al., 2001, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Ở nồng độ dung dịch thâm thấu thấp, các chất tan tiếp cận các lớp sâu hơn của mô (Rodrigues và Mauro, 2004, trích dẫn bởi Warczok, 2005), trong khi nồng độ cao dẫn đến sự mất nước nhanh hơn (Waliszewski et al., 2002, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Dung dịch thấm thấu phải có hoạt độ thấp, mùi vị chấp nhận được và vô hại đối với sức khỏe Các dung dịch có vị ngọt như sucrose, øÌucose, fructose hay xi-rô ngũ cốc, sorbitol thường được dùng cho xử lý quả và các muỗi (NaC], CaC];) dùng xử lý rau, thịt và cá Các dung dịch đã dùng từ những quá

trình khác có thể được dùng lại để tách nước thẩm thấu hiệu quả hơn về kinh tế,

ví dụ như nước sữa đã tách phó mắt đã được sử dụng đề tách nước thâm thấu hồ tiêu (Torreggiani et al., 1995, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Trong xử lý quả, dung dịch của các hợp chất có khối lượng phân tử thấp (fructose) thường cho kết quá tốt hơn các hợp chất có khối lượng phân tử cao (sucrose) trong quan hệ sự giảm trọng lượng và chất rắn thu được Theo quan điểm người tiêu dùng, nước ép

quá phải là tốt nhất và hầu hết các dung dịch thâm thấu có thể chấp nhận được sẽ

được sử dụng trong quá trình tách nước thâm thấu quả (Escriche et al., 2002,

trích dẫn bởi Warczok, 2005)

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

Tùy thuộc vào hiệu quả mong muốn, dung dịch thấu có thể được làm giàu với các chất khác nhau Chitin ở nồng độ thấp 0,01% được cung cấp đề ức chế sự

giảm cường độ sang trong quá trình tách nước thâm thấu (Waliszewski et al.,

2002, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Hiệu quả của nó không phụ thuộc vào các thông số quá trình và không thay đổi sự giảm bớt độ hoạt động polyphenol oxidase ở các điều kiện khử nước khác nhau Tác giả cũng đã kiểm tra ảnh hưởng

mà dung dịch EDTA (100ppm) đã có lên màu sắc và độ hoạt động polyphenol oxidase, và kết quả của họ rất giỗng với những gì thu được khi chitin được sử dụng như chất bảo vệ màu sắc (Waliszewski et al., 2002, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Trong cùng một nghiên cứu, các lát chuối được ngâm trong dung dich

sucrose 50°Brix, 60°Brix, 70°Brix ở 50°C, 60°C, 70°C Để làm tăng sự mắt nước

và duy trì đặc tính cảm quan, có thể thêm muối vào dung dịch ở nồng độ thấp

(Lerici et al., 1985, trích dẫn bởi Warczok, 2005) Sereno et al., (2001) đã đánh

giá ảnh hưởng của NaCl thêm vào dung dịch sucrose căn cứ vào tỉ lệ nước mắt đi

và chất răn thu được trong quá trình tách nước thấm thấu táo Nồng độ muối cao hơn làm cho sự giảm 4m trong táo tách nước thâm thấu nhanh hơn, nhưng tỉ lệ nước mất đi và chất rắn thu được thì thấp hơn khi chỉ sử đụng sucrose, điều này chắc chắn các thay đổi cầu trúc sản phẩm 14 do NaCl

2.5.2.3 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm

Một số nghiên cứu về tách nước thâm thấu cà rốt trong dung địch NaCl đã được thực hiện bởi Bahadur Signh et al., (2006) ở nồng d6 5%, 10% va 15%,

nhiệt độ dung dich 35°C, 45°C, 55°C, ti lệ mẫu trên dung dich 1:4, 1:5, 1:6 được ngâm đến khoảng thời gian 240 phút cho thấy rằng trong thời gian tách nước

thấm thấu ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ lên sự mất nước là đáng kể, và ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thâm thấu và tỉ lệ mẫu trên dung dịch lên sự

mất nước là không đáng kể Ảnh hưởng của nồng độ muối không đáng kế cho

thấy rằng khoảng nồng độ 5-15% hầu như có cùng ảnh hưởng lên sự mất nước trong quá trình tách nước thâm thấu Tuy nhiên, nó có ảnh hưởng đáng kế lên chất tan thu được

Ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu trên dung dịch không đáng kê là do nhiệt độ xử lý cao hay do sự khác biệt rất nhỏ giữa tỉ lệ lần lượt các dung dịch trên quả Qua quá trình thí nghiệm, đã quan sát được rằng trong thời gian tách nước thâm thấu

ở nhiệt độ dung dịch muối xử lý thấp là hiệu quả hơn, đo độ nhớt của đung địch

muối ở nhiệt độ thấp cao hơn (Sereno et al., 2001; Chenlo et al., 2002, trích dẫn boi Bahadur Singh, 2006) Nhiét d6 có ảnh hưởng tiêu cực lên cả sự mất nước và chất tan thu được Do đó, với sự tăng nhiệt độ nước mất đi và chất tan thu được

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

giảm xuống, nó mâu thuần với định luật khuếch tán tổng quát Ảnh hưởng của

thời gian lên nước mất đi và chất tan thu được cao nhất

* Ánh hưởng của thời gian ngâm:

Nước mất đi và chất rắn thu được cho thấy tăng nhanh nhất ở lúc bắt đầu và sau đó hầu như đừng lại sau 90 phút Điều này có thể giải thích do khối lượng

phân tử của NaCl thấp hơn, đi vào mô nhanh hơn và gây thoát nước từ sản phẩm

trong giai đoạn đầu của thẩm thấu Các kết quả tương tự đã được báo cáo bởi Lenart va Flink (1954), Escriche et al., (2000) Trong một sỐ trường hợp, sự tắng

âm (thay vì giảm) đã được quan sát với việc tăng thời gian ngâm ngoài 90 phút (Sereno et al., 2001; Chenlo et al., 2002, trích dẫn bởi Bahadur Singh, 2006)

Ngoài ra, sự hâp thu chât tan chủ yêu xảy ra trong 30 phút đâu, mặc dù nó van tiép tục ở mức chậm đên 2-3 giờ, điêu này rât gần với các kêt quả nghiên cứu trước đó

* Ánh hưởng của nhiệt độ dung dich tham thấu:

Sự tăng tốc độ nước mắt đi và tốc độ hấp thu chất tan tương đối ôn định với

sự tăng nhiệt độ đã được báo cáo bởi một số nhà nghiên cứu làm việc trên khoai tây (Islam & Flink, 1982; Lenart & Flink, 1984), trên quả (Hawkes & Flink,

1978; Lazarides et al., 1995) (trích dẫn bởi Bahadur Singh, 2006)

Tỉ lệ của nước mất đi và chất tan thu được trong tách nước bằng thâm thấu xoài Chockanant chịu sự chi phối đáng kế của nhiệt độ Tỉ lệ này có giá trị cao

hơn khi quá trình tách nước thâm thau được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn

(Chottanom et al., 2007)

Tuy nhiên, trong nghiên cứu tách nước thâm thấu của cà rốt với dung dịch

muối, một sự giảm xuống của chất tan thu được và nước mất đi được quan sát với sự tăng nhiệt độ dung dịch Hiện tượng bất ngờ này của nước mất đi và chất tan thu được là do độ nhớt rất thấp của dung dịch ở nhiệt độ cao không khác với kết quả đã được khảo sát trước đó của Sereno et al., (2001) cũng như Azoubel và

Mưrr (2004) (trích dẫn bởi Bahadur Singh, 2006) cho tách nước thâm thấu táo và

cà chua đỏ bằng cách sử dụng dung dịch muối Tuy nhiên, giảm độ nhớt sẽ tăng

sự khuếch tán Kết quả bất thường này có thể đo một số phản ứng hóa học ở nhiệt

độ cao hơn

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

2.5.4 Mô HìnhToán Trong Xác Định Hệ Số Khuếch Tán Của Quá Trình

2.5.4.1 Cơ sở lý thuyết

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm xác định quá trình truyền khối

bên trong tế bào thực phẩm, xảy ra trong suốt quá trình tách nước thâm thấu

(Magee et al., 1983; Azuara et al., 1992; Kaymak-Erekin & sultanoglu, 2000, trích dẫn bởi Bahadur Singh, 2006)

Hai trở lực chống lại quá trình truyền khối trong quá trình tách nước thẩm thấu sản phẩm nông sản bao gồm đối kháng trong và đối kháng ngoài Trong đó,

sự chuyển động của lưu chất ở bề mặt phân chia rắn-lỏng chi phối đối kháng ngoài, trong khi đối kháng trong chịu ảnh hưởng bởi cấu trúc mô tế bào và sự tương tác giữa các dòng khối lượng khác Dưới những điều kiện xử lý thông thường đối kháng ngoài không đáng kế so với đối kháng trong (Spiazzi et al.,

1997, trích dẫn bởi Matusek & Merész, 2002)

Định luật Fick cho quá trình khuếch tán không ổn định thường được đề nghị

để ước lượng sự khuếch tán của nước và chất tan, trên cơ sở mô phỏng các thí

nghiệm với những điều kiện biên để khắc phục những giả thiết liên quan trong

định luật Fick (Conway et al., 1983; Hough et al., 1993; Rastogi et al., 1994;

Kaymak & Cakaloz, 1996) (trích dẫn bởi Matusek & Merész, 2002) Cac gia

thiết bao gồm: nồng độ của dung dịch ngoài không đổi và trở kháng bề mặt

không đáng kể so với trở kháng khuếch tán bên trong (Lazarides et al., 1995,

trích dẫn bởi Matusek & Merész„ 2002)

Giả thuyết nồng độ dung dịch không đổi có thể được thỏa mãn bằng việc duy trì tỉ lệ dung địch ngâm và thực phâm ở mức cao Giả thuyết này có thể được thỏa mãn ở phạm vi phòng thí nghiệm Tuy nhiên, trong công nghiệp sự chuyên động của khối dung dịch có độ đậm đặc cao trong thiết bị là vẫn đề cần được quan tâm Theo để nghị của Lenart và Flink (1984) (trích dẫn bởi Matusek &

Merész, 2002) tỉ lệ dung địch và thực phẩm từ 4-6 là điều kiện tốt nhất cho hiệu

ứng thấm thấu tối ưu

Giả thuyết trở kháng ngoài không đáng kế không thê luôn luôn được thỏa

mãn ở độ nhớt cao, nhiệt độ thấp và nồng độ chất tan cao Nói cách khác, trở kháng ngoài không thể xem như không đáng kế cho sự tách nước thâm thấu được thực hiện tại những điều kiện có sự khuấy trộn (Mavroudis et al., 1998) (trích dẫn boi Matusek & Merész, 2002)

Định luật Fick đối với trạng thái khuếch tán không ổn định có thể mô ta

bằng phương trình vận chuyển khối lượng phân tử:

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

2

ôC _ pề C

at ô?x Trong đó:

C: nồng độ của thành phần khuếch tán

D: hệ số khuếch tán

t: thời gian

x: tọa độ không gian, hướng khuếch tán

Theo phương thức này, sự truyền khối kép được bỏ qua, chỉ có một quá

trình vận chuyển nước hoặc chất tan

Các giải pháp giải tích khác của định luật Fick được xây dựng bởi Crank (1979) (trích dẫn bởi Matusek & Merész, 2002) cho các dạng hình học khác nhau

và những điều kiện biên liên hệ đến lượng khối lượng di chuyển, đưới dạng một

loạt những hàm mũ:

M n=O Dt

we =1-S fue|- fy 2)

Trong do:

M: khối lượng của chất khuếch tán đi ngang qua màng

M: khối lượng của chất khuếch tán đi ngang qua màng ở điều kiện cân bằng

Ham sé f, va f> phụ thuộc n và tỉ lệ khối lượng dung dịch trên chất rắn

1: kích thước chất rắn đặc trưng

Các giả thuyết được dùng trong mô hình này cho các trường hợp khác nhau,

hình dạng mẫu khác nhau:

- Các lát mỏng là những tâm phăng vô hạn của chiêu rộng = x.r

- Tỉ lệ xI-rô: trải cây đủ lớn, vì vậy nông độ xI-rô có thê được xem là hăng

- Lúc đầu nước và nông độ chât rắn hòa tan đông đêu

- Hệ sô khuêch tán biêu kiên là hăng sô

- Dòng nước ngược xảy ra cùng lúc Chỉ xem xét sự khuêch tắn của nước và chat tan Những sự truyền khôi khác không đáng kê

Chương 2 Lược Khảo Tài Liệu CBHD.: Vũ Trường Sơn

- Trở kháng ngoài tới sự tryền khối không đáng kẻ

- Trở kháng bê mặt là đáng kế và thông lượng tại bề mặt khung cố định cân xứng với sự chênh lệch nồng độ

- Không có trở kháng tại bề mặt và một màng dung dịch muối được gải

thuyết tồn tại như một lớp biên

- Sự co lại xuất hiện với cùng tỉ lệ ở mọi phương hướng

- Sự co lại là không đáng kể trong thời gian tách nước thâm thấu

- Quá trình đẳng nhiệt

Kích cỡ của M được dùng thay đổi theo từng tác giả Mặt khác các tác giả

đã thu được hệ số khuếch tán biểu kiến để đạt đến sự phù hợp tốt nhất với số liệu

thực nghiệm Conway (1983) đã tìm được giá trị D của nước từ 15.107 đến 60.10 m/s, Berstain (1990) thu được giá trị của D trong phạm vi từ 0,6.10 đến

2,5.10° m’/s (trich dan boi Matusek & Merész, 2002)

Cách giải quyết của định luật Fick về sự khuếch tán trong thời gian tiếp xúc

ngắn được áp dụng ở một số nghiên cứu trên táo, đậu xanh và một số loại trái cây

(Hawkes & Flink, 1978; Magee et al., 1983; Biswal et al., 1983) (trích dẫn bởi Matusek & Merész, 2002) Trong mô hình này, hệ số truyền khối tổng quát được

sử dụng thay cho hệ số khuếch tán và nó được ước lượng dựa vào độ dốc của

nồng độ thay vì giá trị căn bậc hai của thời gian Tuy nhiên, thông tin nhận được

từ mô hình này bị giới hạn và không đúng đối với thời gian tiếp xúc dài (Parjoko

et al., 1996) (trích dẫn bởi Matusek & Merész, 2002) Khi quan sát dưới kính

hiển vi chất đường di chuyển xuyên qua thành tế bào và tích lũy giữa thành tế bào và mảng tế bào ( Isse & Schubert, 1991), két quả cho thấy khi thời gian tiếp

xúc đài sự thâm thấu của chất tan bị giới hạn đối với các khoảng trống ngoài tế bào (Hawkes & Flink, 1978; Bolin et al., 1983; Marcotte, 1988) (trích dẫn bởi

Matusek & Merész, 2002)

Tóm lại, quá trình tách nước thấm thấu các sản phẩm nông sản phụ thuộc

vào rất nhiều các yếu tô khác nhau, chính vì thế không thể sử dụng một mô hình

toán để biểu thị hết các cơ chế xảy ra trong quá trình tách nước thấm thấu Có nhiều mô hình toán có khả năng đại diện cho số liệu thực nghiệm nhưng việc sử

dụng chúng bị hạn chế đối với những trường hợp nhất định do không thể dự đoán

hết các cơ chế có thê xảy ra hay yếu tố chỉ phối đến quá trình tách nước này